Спектр цветового зрения у медоносной пчелы такой же как у человека

Уберем баночку с медом, но положим на стол лист синей бумаги с несколькими каплями меда. Пчелы не замедлят воспользоваться богатым источником взятка. После того как они пару раз слетают домой и вернутся, уберем лист синей бумаги с каплями меда и положим на прежнее место подкормки рядом два других листа — красный и синий, но совершенно чистый. Пчелы теперь совсем не интересуются красным листом, а над синим они кружат и даже опускаются на него, хотя на этот раз ничего не могут там найти: нет даже запаха привлекавшего их меда. Значит, они приметили, что корм был на синем листе, и, видимо, в состоянии отличить синий цвет от красного.

Однако из этого нельзя окончательно заключить, что пчелы различают цвета. Нередко встречаются люди, восприятие цвета у которых более или менее ограничено по сравнению с нормальным. Есть даже люди (правда, такие случаи редки), которые вообще не различают цветов.

Цветовое зрение животных изучают путем регистрации их реакций, зависящих от спектрального состава света. Это — поведение или реакции отдельных частей зрительной системы, вызванные светом электрические потенциалы сетчатки и зрительного центра, фотохимические превращения в фоторецепторах, их морфологические изменения под действием света и т. п. Для понимания механизма цветоразличения может оказаться достаточным знание принципа кодирования информации о цвете в рецепторах и картины передачи соответствующих сигналов на разных этажах зрительного анализатора. Вместе с тем для окончательного суждения о цветоразличительных возможностях животного необходим только поведенческий эксперимент. Например, потенциальные цветоразличительные возможности сетчатки глаз кошки почти не реализуются в ее поведении, и животное ведет себя и в эксперименте, и в обычной обстановке практически цветослепым.

В колориметрии — науке о измерении цвета — вопрос о многообразии различимых глазом цветов решается путем нахождения числа типов сетчаточных светоприемников и спектральной чувствительности каждого из них в отдельности. Под разными светоприемниками понимают зрительные клетки с различной спектральной характеристикой, передающие в оптический центр независимые и взаимозаменяемые сигналы. Светоприемннки находятся на входе зрительной системы, поэтому излучения, не различимые — тождественные — для светоприемников, не различимы и для зрительного центра.

Необходимым условием для спектрального анализа света сетчаткой считают присутствие в ней минимум двух типов светоприемников. При одном работающем светоприемнике любые излучения могут привести его в тождественное состояние, в результате по величине сигналов светоприемника декодирующее центральное устройство сможет судить только об одном параметре света — его интенсивности, а не о цвете одновременно. При двух и большем числе одновременно возбужденных светоприемников возможен анализ не только интенсивности, но и спектрального состава света. Например, большинство пар монохроматических излучений, равновозбуждающих светоприемник А, окажутся не тождественными для светоприемника Б. Поэтому в величине и соотношении сигналов двух светоприемников А и Б будет закодирована информация как об интенсивности, так и о спектральном составе света. Три типа светоприемников обеспечат различение большего числа излучений. В центральной ямке сетчатки человека как раз три типа светоприемников. Три типа светоприемников в глазу пчел и дневных бабочек, образ жизни которых связан с необходимостью тонко опознавать по окраске цветущие растения.

Спектральная чувствительность светоприемника определяется в первую очередь тем зрительным пигментом, который заключен в фоторецепторе, поэтому изучать механизм цветового зрения начинают с измерения спектральной чувствительности зрительных клеток. Существует несколько методов: по электрической реакции глаза (ЭРГ) или отдельной зрительной клетки на различные спектральные стимулы, по количеству отражаемых зрительной клеткой спектральных лучей и другими способами. Есть и поведенческие методы, и именно с них целесообразно начать обзор захватывающей истории изучения цветового зрения насекомых на примере медоносной пчелы.

В начале текущего века, после опытов немецкого офтальмолога К. Гесса, утвердилось мнение, что насекомые не способны различать цвета. Однако если насекомые действительно лишены цветового зрения, то какой биологический смысл имеет многообразие окрасок у цветущих растений главными опылителями которых служат пчелы, бабочки, мухи? Ведь, согласно учению Ч. Дарвина, цветковые растения и насекомые эволюционировали совместно, приспосабливаясь друг к другу.

Этот вопрос заинтересовал К. Фриша, который в 1914 г. поставил следующий остроумный эксперимент с обучением медоносных пчел — попытался их дрессировать на определение разноцветных образцов. На специальном столике он разложил в виде шахматного поля 16 бумажных квадратиков, среди которых 15 были из «ахроматической» серой бумаги разной тональности: от белой до черной, а 16-й квадратик был вырезан из голубой: бумаги. На голубом образце лежала сладкая приманка, а на всех остальных — вода в аналогичных чашечках. После нескольких посещений приманки пчелы стали находить голубой образец в любом месте шахматного поля и садились на него даже тогда, когда приманку снимали и все образцы покрывали новым чистым стеклом. В условиях такого эксперимента пчелы могли опознать голубой образец только по цвету, а не по его светлоте. Если бы они запомнили голубой квадратик по светлоте, то обязательно путали бы его с одним из серых образцов, равносветлым голубому! В действительности же обученные пчелы не ошибались в выборе голубого, что строго доказывает их способность к цветоразличению.

На полученном результате К. Фриш не остановился: ему захотелось узнать, как тонко пчелы различают цвета. Для этого он сначала приучил пчел наладить голубой образец среди серых, а затем выложил на столик набор разноцветных квадратиков без приманки и стал наблюдать за поведением пчел. Оказалось, что пчелы, путали голубой квадратик с фиолетовым, а в другом опыте, после дрессировки на желтый квадратик, путали его с зеленым и оранжевым.

Впоследствии, уже в 20-х годах, ученик К. Фриша тоже известный физиолог А. Кюн повторил опыт учителя, но использовал не цветные бумаги, а спектральные (монохроматические) цвета, полученные путем разложения призмой белого луча. Он нашел, что в пределах солнечного спектра от УФ-лучей (длина волны короче 400 нм) до красных пчелы различают всего четыре качества: УФ-область, фиолетово-синюю, сине-зеленую и зелено-желто-оранжевую. Отдельные цвета в пределах этих областей пчелы не воспринимают, а к красным лучам с длиной волны более 640—650 нм они вообще не чувствительны.

Эти данные вошли во все руководства и учебники по энтомологии, и на протяжении более 40 лет со времени первых опытов К. Фриша считалось, что пчелы обладают несовершенным цветовым зрением, что находить, например, желтые цветки на фоне зеленых листьев они могут только по форме или запаху, поскольку их глаз не отличает желтый от зеленого. Но правы ли К. Фриш в его ученик, точнее, можно ли сделать из их экспериментов вывод о неспособности пчел отличать желтую окраску от зеленой?

Над этим независимо друг от друга задумались в 1956 г. автор этого очерка и мюнхенский учитель-физик К. Даумер. Вспомним, ведь в экспериментах по схеме К. Фриша пчелы сначала обучались отличать голубой или желтый от серого, а затем по памяти выбирали цвета, кажущиеся им близкими к голубому или соответственно к желтому. А нельзя ли точнее «спросить» пчел, могут ли они различать близкие цвета, скажем, желтый и оранжевый?

На столик была положена испытательная таблица: набор из 15 квадратиков оранжевой бумаги разной светлоты и один желтый квадратик. Над желтым была сладкая приманка, а над остальными — чашечки с водой. Положение желтого квадратика часто изменяли, и пчелам, чтобы не ошибиться в выборе чашечки с приманкой, оставалось запомнить цвет этого квадратика. По светлоте опознать его невозможно, так как среди темно- и светлооранжевых нашелся бы такой, который выглядел равносветлым желтому. Но пчелы и не путали желтый с каким-либо из оранжевых: после нескольких проб они безошибочно садились на желтый квадратик, если даже экспериментатор заменял его другим образцом — более светлым или более темным. Аналогичным образом было показано, что пчелы все-таки способны отличать друг от друга зеленую, желтую и оранжевую окраски.

К. Даумер, экспериментируя со спектральными цветами, заметил, что обученные пчелы различают не только зеленые, желтые и оранжевые монохроматические цвета, но и отличают синий от фиолетового. Оказалось, что они способны различать даже разные оттенки невидимого нами УФ-излучения. Но самое интересное, пчелы оказались трихроматами (см. ниже).

О цветовом зрении насекомых иногда судят и по врожденным поведенческим реакциям. Например, замечено, что бабочки, мухи, пчелы стремятся выбирать цветки растений определенной окраски. Если в садок с недавно вышедшими из куколок голодными бабочками-парусниками поместить макеты цветков из пурпурной, синей, зеленой, желтой, оранжевой, красной и серой (разной светлоты) бумаги, то насекомые садятся преимущественно на синие и пурпурные, реже на оранжевые макеты. Тот факт, что синие, пурпурные и оранжевые выбраны бабочками среди других оттенков, в том числе среди серых, позволяет заключить об их опознании именно по цвету, а не просто по предпочитаемой светлоте.

Цветочные мухи-сирфиды, некоторые жуки, тли в период питания предпочитают желтые окраски. В другие периоды жизни цветовое предпочтение может быть иным, в частности, тлей во время расселения привлекают преимущественно голубые лучи — цвет безоблачного неба как признак открытого пространства, где возможен беспрепятственный полет. Наблюдения за врожденным стремлением к определенным окраскам используют для быстрой проверки способности насекомого к цветоразличению.

Способности насекомых различать цвета следует предостеречь о незаконности переноса наших цветовых ощущений на восприятие животных. Ощущение цвета, запаха и прочих стимулов всегда субъективно, т. е. принципиально невозможно ощутить ощущения другого субъекта, чтобы убедиться в их тождественности. Но можно, и именно так поступают исследователи, проверить сходство реакций у разных индивидов на физически тождественные стимулы и в этом смысле убедиться в равной способности различать или отождествлять разные раздражители. Поэтому, когда мы говорили, что пчела отличает «желтый цвет от зеленого», имелось в виду, что пчелы могут отличить излучения, которые мы называем желтыми, от излучений, вызывающих у нас ощущение зеленого цвета. А вот как выглядят для пчел, как ощущаются ими эти излучения, мы не знаем.

Зрительные пигменты и системы цветового зрения насекомых

Мы уже отмечали, что спектральная чувствительность светоприемников — зрительных клеток — зависит прежде всего от типа фотопигменга. Зрительных пигментов пока известно немного, что связано с трудностями их выделения и идентификации. Например, чтобы извлечь зрительный пигмент у медоносной пчелы, американскому исследователю Т. Голдсмису пришлось обработать 20 тыс. голов этого насекомого. Чаще всего встречаются у насекомых фотопигменты типа родопсина — палочкового зрительного пигмента в сетчатке позвоночных и человека — с максимумом поглощения между 440—510 нм и вторым пиком поглощения в ультрафиолетовых лучах. Только насекомым свойствен особый зрительный пигмент, чувствительный в основном к ультрафиолетовым лучам: его максимум поглощения лежит у 345 нм.

Гораздо проще судить о типе фотопигмента, прибегая к электрофизиологическим методам исследования зрительных клеток. О наборе спектральных типов зрительных клеток дает представление таблица.

Цветослепые формы, по крайней мере среди взрослых насекомых, встречаются крайне редко. Эти скрыто-живущие виды: термиты, пещерные кузнечики, жук мучной хрущак, имеют по одному единственному типу фоторецепторов. Напомним читателю, что и мы в сумерках и ночью не различаем цветов потому, что при слабом освещении работает единственный палочковый светоприемник со зрительным пигментом родопсином, иначе — зрительным пурпуром.

В основном насекомые ди- и трихроматы, их сетчатка содержат соответственно два или три спектральных типа зрительных клеток, представленных в каждом омматидии. Дихроматы — тараканы, кузнечики, жуки, по-видимому, некоторые мухи. Пчелы, судя по поведенческим опытам, типичные трихроматы, хотя в сетчатке рабочих пчел имеется четыре спектральных типа зрительных клеток, по два из них близки по диапазону спектральной чувствительности. Дневные и ночные бабочки — тоже трихроматы; правда, совсем недавно найдено у африканской совки Spodoptera exempta четыре спектральных типа зрительных клеток. У некоторых хищных насекомых, охотящихся в воздухе, замечено различие в спектральной характеристике верхней и нижней частей глаз. Так, у стрекоз рода Libellula и булавоуски Ascalaphus macaionius верхняя половина глаза цветослепа, но обладает высокой чувствительностью к лучам голубого неба; именно на фоне неба они выслеживают добычу — мелких насекомых. Нижняя половина их глаз приспособлена к различению цветов.

Диапазон спектральной чувствительности глаз насекомых в сравнении с человеком много шире: от УФ-лучей с длиной волны 300 нм и короче до красных лучей с длиной волны 700 нм и больше. Но только в средней части видимого спектра они хорошо различают цвета, причем трихроматы больше воспринимают оттенков, чем дихроматы. К. Даумер установил, что пчелы воспринимают как белый такой свет, который смешан минимум из трех далеких монохроматических излучений: ультрафиолетового, сине-фиолетового и желтого (для человека выглядит белой смесь синего, зеленого и красного цветов). Так, солнечный цвет пчела не отличает от смеси 15% ультрафиолетового (длина волны 360 им) +30% сине-фиолетового (440 нм) +55% желтого (588 нм). Следовательно, ультрафиолетовые лучи служат пчеле дополнительным цветом к смеси желтых и сине-фиолетовых лучей, а смесь желтых и ультрафиолетовых лучей дает «пчелиный пурпурный» цвет, отсутствующий в спектре.

Пурпурный человеческий цвет, также отсутствующий в спектре, возникает при смешении синих и красных лучей и служит дополнительным к зеленому цвету.

Окраски, воспринимаемые насекомыми. Чувствительность к ультрафиолетовым лучам позволяет насекомым различать такие окраски, которые нам кажутся одинаковыми. Так, пчелы различают две одинаковые для нас белые поверхности, выкрашенные одна цинковыми, другая свинцовыми белилами, потому что последние сильнее отражают ультрафиолетовые лучи.

С учетом особенностей цветового зрения медоносной пчелы (насекомого, наиболее глубоко изученного в этом отношении) и специфики отражения спектральных лучей цветками можно выделить несколько типов раскрасок растений:

1. пчелиные желтые и пурпурные цветки (купальница, молочай, мать-и-мачеха). Для человека они желтые или желтовато-зеленые;
2. пчелиные сине-зеленые (ландыш, вьюнок). Для нас — в основном белые;
3. пчелиные синие и фиолетовые (тимьян, колокольчики). Для нас — синие и пурпурные;
4. пчелиные ультрафиолетовые (красный мак, красная фасоль). Для нас — темно-красные;
5. пчелиные черные (ноннеа пушистая). Для нас — красновато-черные.

Что касается цвета листьев, то он может быть назван «пчелиным серым (темно-серым)», поскольку листья равномерно и слабо отражают все спектральные лучи. Но на фоне зеленых листьев венчики цветков должны выделяться для насекомых очень рельефно.

Неожиданной оказалась раскраска для глаза насекомых некоторых цветков, кажущихся человеку однотонно-желтыми. Так, всем знакомы встречающиеся рядом и очень похожие друг на друга желтые цветки гусиной лапки и лютика едкого, они с трудом различимы нами, но на снимке в ультрафиолетовых лучах они выглядят по-разному. Цветок гусиной лапки неравномерно отражает ультрафиолет — периферия венчика отражает гораздо сильнее (около 20% падающих лучей), чем его внутренняя часть (около 2%). Поэтому цветок гусиной лапки в отличие от цветка лютика видится насекомым двухцветным за счет «скрытого» (от взора человека) рисунка. Скрытые рисунки помогают насекомым не только различать в остальном похожие цветки,
но и быстрее находить в них нектар. Узор за счет более сильного, поглощения ультрафиолетовых лучей внутренней частью цветка служит для пчел визуальным указателем нектара и пыльцы. Как только пчела подползает к указателю нектара, даже на искусственно раскрашенной модели цветка, она выбрасывает хоботок, готовясь сосать нектар. Указатели нектара могут иметь различную окраску, не обязательна ультрафиолетовую.

Цветки желтушника (а), рапса (б) и горчицы посевной (в), сфотографированные в желтом свете (слева) и в ультрафиолетовых лучах (справа). Различная степень отражения ультрафиолета создает для пчелиного глаза различную окраску цветков, которые мы видим одинаково желтыми. (По Даумеру.)

Скрытые рисунки несут крылья некоторых дневных бабочек: у них особенности отражения телом ультрафиолетовых лучей представляют собой скрытую от глаза человека форму полового диморфизма. Так, на снимке в ультрафиолетовых лучах у ярко-желтого самца бабочки-лимонницы Gonepteryx rhamni выявляется скрытый рисунок за счет более сильного отражения этих лучей основной частью поля переднего крыла. Самка лимонницы слабо и равномерно по всему полю переднего и заднего крыла отражает ультрафиолетовые лучи. Таким образом, самец лимонницы выглядит для самки двухцветным, а не однотонным, каким мы воспринимаем его. Еще более интересен факт существования резкого полового диморфизма в окраске у таких видов, у которых человеческий глаз его практически не замечает, например, у белых и издалека неразличимых нами самца и самки капустной белянки. Различие в отражении ультрафиолетовых лучей разными участками крыла зависит в одних случаях от содержания особых пигментов, например птерина, в других — от оптических свойств и ориентации самих чешуек, покрывающих крыло. Аналогичные различия у разных участков лепестков растений — только пигментной природы.

Распознавание предметов по окраске играет большую роль в жизни насекомых. Например, пчелы очень быстро и прочно запоминают окраску пищевых объектов. Достаточно 2—3 подкреплений выбора, чтобы пчела на всю жизнь (летом — до 4 недель) запомнила цвет кормушки, в которой нашла сладкую приманку. Показано, что пчелы способны запоминать комбинацию из 2—3 окрасок в качестве отличительного признака пестро раскрашенных предметов. Так, они легко научаются безошибочно выбирать тестовую карту с приманкой, составленную из оранжевых и голубых квадратиков, среди четырех других тестовых карт без приманки: оранжевой с желтым, голубой с желтым, желтой с зеленым и зеленой с оранжевым. Среди такого набора карт подкрепляемую комбинацию окрасок можно запомнить только по двум признакам: «есть и оранжевый, и голубой» или «нет ни желтого, ни зеленого». Несомненно, что пестрая раскраска венчиков: двухцветная у всем знакомого полевого красавца нивяника или трехцветная у пикульника помогает пчелам опознавать их среди красочного разнообразия других растений.

Удивительную сложность визуального поведения пчел, связанного с распознаванием окрасок, может иллюстрировать еще один пример. В ходе тренировки по специальной схеме нам удалось выработать у пчел условный рефлекс на обобщение типа раскраски по признаку «двухцветпость», а именно: пчелы научились выбирать всегда двухцветную карту независимо от конкретных цветов, составляющих ее. Например, обученная пчела выбирает только двухцветную карту среди ранее незнакомого набора из трех карт: двухцветной — голубой + желтый и одноцветных — голубой и желтой. Такой сложный выбор основан на обобщенном представлении о двухцветности или пестроте, на противопоставлении всех двухцветных образцов всем одноцветным образцам.

Спектр цветового зрения у медоносной пчелы

Много лет учёных интересовал вопрос о том, как такое маленькое насекомое, как пчела, способно преодолевать большие расстояния в поисках цветущих полей и садов, находя их, и сколько цветов они могут различать. Весь секрет и ответ заключается в необычности их зрения. Далее будут рассмотрены особенности зрения этих мелких летающих существ.

Особенности строения глаз пчелы

В пчелиной семье различаются такие особи — трутни, рабочие и пчелиная матка. Все они выполняют разные функции, и, следовательно, структура их глаз отличается.

У медоносной особи существует два вида глаз: простые и сложные, или фасеточные, органы зрения:

• простые — состоят из линзы. Их роль заключается в том, что они определяют время суток и видят предметы в размытом виде или на близком расстоянии;
• сложные — представляют собой большое количество шестигранных фасеток, покрытых волосками. Изображение складывается в целое из множества отдельных фрагментов, благодаря чему пчела различает передвигающиеся объекты и недвижимые формы во время перемещения.

Расположение глаз

У рабочих особей простые глаза расположены в виде чёрного треугольника на макушке. Фасеточные находятся по бокам и состоят из 5 тысяч сегментов.

Простые органы зрения пчелиной матки размещены на лбу. Сложные больше по размеру, чем у рабочих насекомых, но имеют меньшее количество сегментов (до 4 тысяч) в связи с тем, что матка не облетает большие пространства.

Трутни имеют простые глаза тоже на лбу. Фасеточные — самые большие по размеру и насчитывают 10 тысяч фрагментов.

Количество

Медоносное существо обладает 5 глазами: 2 сложными и 3 простыми, причём у матки и трутней лучше развиты простые, а у рабочих особей, соответственно, сложные. Это объясняется сферой их деятельности.

Мир глазами пчелы

Учитывая предназначение простых и фасеточных органов зрения, вместе они дополняют друг друга, помогая насекомым удачно передвигаться в небольшом пространстве и хорошо ориентироваться в полёте.

Видят ли пчёлы в темноте

Благодаря присутствию простых глаз, собиратели мёда могут видеть ночью. Правда, ночное зрение не дает отчётливых изображений, но всё-таки они видят лучше других насекомых.

Различают ли цвета

Сложным процессом является восприятие пчёлами цветовой гаммы, из которой различают белый, синий, жёлтый, оранжевый, зелёный цвет и их оттенки. Красный цвет и другие насыщенные тона они усваивают в жёлтой окраске. С помощью простых глаз насекомые могут видеть в ультрафиолетовом спектре. А также замечают отражения от стёкол, воды и других кристаллических поверхностей.

Как пчёлы находят цветы по их расцветке

Совершая свой полёт со скоростью 25–30 км в час, пчёлы не способны видеть расцветку. Только при замедлении движения и приближении к желаемому объекту, у них включается цветовое зрение. Как было сказано раньше, волоски, находящиеся на фасеточных органах зрения, вибрируют на электрическое поле, которое излучает цветок, потому что цветы привлекают насекомых не только своим ярким цветом, но и теплом или электричеством, воздействующим на нервную систему. Причём у растений поле отрицательное, а у рабочих особей — положительное. И в результате между ними происходит заряд, проходящий через волоски.

Особенности зрения у пчел – как они видят мир?

Пчелы – удивительные насекомые, обладающие уникальными органами чувств и зрения, которые позволяют им по-своему смотреть на мир. Рассмотрим особенности зрения у пчел и ответим на самые интересные в рамках данной темы вопросы.

Особенности строения глаз

Сразу обратим внимание на то, что в рое не все особи равны. Рой делиться на рабочих, трудней, а «управляет» всем матка. Каждая особь имеет свой статус и выполняет свою роль. Насекомые отличаются не только размерами — строение органов зрения у каждого типа пчелы также сильно разнится.

Если взглянуть на насекомое, то можно увидеть только отчетливые большие глаза, расположенные по бокам практически треугольной головы. Однако, это не единственные органы зрения медоносной пчелы. По факту, у этих удивительных существ имеется два типа зрения:

Каждый вид зрения имеет свою функцию. Объединяя сведения в одно целое, насекомое получает наиболее полную картину происходящего вокруг. Это помогает рабочим особям эффективно добывать пыльцу на лугах, находить путь назад до своего улья, а трутням — легче отслеживать поведение матки в брачный период.

Фасеточное зрение — сложный инструмент, придуманный природой для того, чтобы насекомые могли обозревать окружающую обстановку под большими углами не поворачивая голову. Оно позволяет одновременно видеть не только впереди себя, но и по бокам и даже дает возможность рассмотреть, что происходить практически сзади пчелы.

Если посмотреть под микроскопом, то можно заметить на сложных органах зрения насекомого сетчатую плоскость, состоящую из большого количества фасеток – маленьких шестиугольников, похожих на соты. Считается, что их количество у разных особей может составлять от 4 до 10 тысяч.

Существует мнение, что насекомое видит объекты в виде картинки, состоящей из различных фрагментов. Такие глаза дают нечеткую, но более объемную картинку и необходимы насекомому в полете, когда нужно охватить взором наибольшее пространство.

Расположение

Так сколько же глаз у пчелы и где они расположены? Простые глаза располагаются на лбу или темени. Напоминают они небольшие точки в виде треугольника.

Сложные глаза — две больших линзы по бокам головы. Именно их многие ошибочно воспринимают за единственные органы зрения насекомых.

Количество

В общей сложности пчелы имеют по 5 глаз – 3 простых, расположенных на лобной части головы, и 2 сложных, располагающихся по бокам. Простые глазки практически не отличаются по размерам, а сложные имеют разный размер и количество фасеток. Так, например:

• У матки сложные, или фасеточные, глаза находятся по бокам. Число фасеток составляет около 4000;
• У рабочих фасеточные глаза имеют овальную форму, но они немного меньше по размеру. Число фасеток – около 5000 штук;
• У трутней сложные глаза, которые отличаются большими размерами и практически соединяются в лобной части. Количество ячеек достигает 10 тысяч.

Почему столько

Итак, сколько глаз имеет пчела, мы уже рассказали. Но тут же назревает другой вопрос — зачем им такое количество? Ответ кроется в следующем – разные типы пчелиного зрения имеют разное назначение:

• Три простых глаза – это прозрачные линзы, выступающие из лобной части головы. Картинка, получаемая из них, друг от друга отличается не сильно. Ее можно сравнить с кадрами фотографии, которые сняли с разных ракурсов. В основном они используются для получения информации об предметах, находящихся на небольшом от насекомого расстоянии.
• Два больших глаза, расположенные по обеим сторонам головы, имеют более сложное строение и состоят из многих тысяч отдельных, напоминающие соты, фрагментов. Каждая ячейка – отдельная фасетка. Изображение, получаемое от этих органов зрения, нечеткое, размытое. Используется пчелами для понимания общей обстановки вокруг.

Из всего сказанного делаем вывод – большие, сложные глаза нужны насекомым для ориентирования на местности, они позволяют видеть картину целиком, масштабно. А простые маленькие глаза нужны для того, чтобы рассматривать предметы, находящиеся рядом, более детально.

Мир глазами пчел

Как видят пчелы наш мир? Особое строение глаз позволяет им видеть объемные предметы. Но форма восприятия разных предметов отличается. Так, например, пчелы достаточно плохо различают геометрические фигуры.

Но объекты, напоминающие фору цветов, насекомые видят более отчетливо. Также было замечено, что медоносные пчелы проявляют больший интерес к двигающимся объектам и практически равнодушны к статическим, неподвижным. Но слишком резкие движения могут вызвать агрессию – именно поэтому не рекомендуется махать руками вблизи насекомого.

Также к особенностям зрения пчел можно отнести и то, что они видят ультрафиолетовые лучи и поляризованный свет. Например, свет солнца, отраженный от зеркальных поверхностей воды или мокрого асфальта.

Человек этого не видит, но для глаз насекомых этот свет представляет собой что-то особенное. Именно у пчел впервые была открыта подобная особенность, благодаря которой насекомые могут считывать колебание света и применять их для ориентирования в пространстве.

Видят ли пчелы в темноте

Если рассматривать ситуацию, когда насекомое находиться в полной темноте без единого, даже небольшого источника света, то ответ – нет.

Но если представить, что пчела оказалась на улице при свете луны, звезд или любого другого незначительного источника света, то она точно найдет дорогу домой. Происходит это благодаря умению распознавать ультрафиолетовый и поляризованный свет.

Различают пчелы ли цвета и какие

В середине 20 века, немецкий биолог, профессор Карл Фриш, изучил зрительное восприятие пчел. По результатам различных опытов было доказано, что эти насекомые не воспринимают красный цвет. Но какие цвета видят пчелы? Эксперименты дали понять ученому, что насекомые хорошо различают:

Также опыты показали, что они путают красный с серым, желтый с зеленым, а синий могут воспринимать как лиловый.

Мир глазами пчелы значительно отличается от восприятия человека. Ученые не просто так интересуются особенностью зрения у пчел и других насекомых. Природа создала уникальные «технологии», которые сегодня изучаются человеком, чтобы облегчить ему жизнь.

Так, например, фасеточное зрение нашло свое применение в робототехнике – именно такую модель зрения проще всего оцифровать для последующей обработки компьютером.

9. ГЛАЗА ПЧЕЛ
И ИХ СПОСОБНОСТЬ ВИДЕТЬ

ЦВЕТОВОЕ ЗРЕНИЕ

Если кому приходилось когда-нибудь за завтраком в деревне, на открытом воздухе, есть мед, то, вероятно, к столу являлись и пчелы, привлеченные медовым запахом. В таком случае всегда можно провести простой опыт, для которого потребуются всего только лист красной и два одинаковых листа синей бумаги, а также немного терпения.
Уберем баночку с медом, но положим на стол лист синей бумаги с несколькими каплями меда. Пчелы не замедлят воспользоваться богатым источником взятка. После того как они пару раз слетают домой и вернутся, уберем лист синей бумаги с каплями меда и положим на прежнее место подкормки рядом два других листа — красный и синий, но совершенно чистый. Пчелы теперь совсем не интересуются красным листом, а над синим они кружат и даже опускаются на него, хотя на этот раз ничего не могут там найти: нет даже запаха привлекавшего их меда (рис. 46). Значит, они приметили, что корм был на синем листе, и, видимо, в состоянии отличить синий цвет от красного.
Однако из этого нельзя окончательно заключить, что пчелы различают цвета. Нередко встречаются люди, восприятие цвета у которых более или менее ограничено по сравнению с нормальным. Есть даже люди (правда, такие случаи редки), которые вообще не различают цветов. «Цветнослепой» видит мир таким, каким человек с нормальным зрением может увидеть его только на обычных черно-белых фотографиях: все краски представляются ему лишь разными оттенками серого цвета. Он обычно может отличить красный предмет от синего, но не по цвету, которого для него не существует, а по степени светлоты, так как красное кажется ему очень темным, почти черным, а синее — светло-серым. Таким образом, для него каждому цвету соответствует определенный оттенок серого.

Рис. 46. Пчелы, которых перед этим кормили на синем листе (место кормления обозначено звездочкой), ищут корм на чистом синем листе (слева), оставляя без внимания красный лист бумаги (справа).

Поэтому нам придется поставить опыт иначе и с помощью подкормки приучить пчел посещать синий лист бумаги, положенный на стол среди листов серой бумаги различного тона, размещенных в случайном порядке. Как и при дрессировке на запах, чтобы исключить привычку пчел летать на определенное место, нам нужно будет часто менять положение синего листа бумаги. Пчел мы будем подкармливать не медом, а сахарным сиропом, не имеющим запаха. В решающем опыте все листы бумаги заменим новыми, чистыми: на синем листе, так же как и на других, будет находиться пустое, чистое часовое стекло. Оказывается, пчелы и теперь уверенно летят к синему листу и опускаются на него (рис. 47). Значит, они действительно могут различать синий цвет среди всевозможных оттенков серого, и только теперь они доказали нам, что видят его именно как особый цвет.
Пчелы посещают синий лист и в том случае, если все листы бумаги накрыты стеклом. Таким образом, решающим для них действительно является внешний вид синего листа, а не какой-нибудь не воспринимаемый нашим носом запах, который, конечно, нельзя ощутить сквозь стекло.

Рис. 47. На синем листе бумаги, гак же как и на разложенных вокруг , него серых листах различной светлоты, стоят пустые чашечки для корма. Пчелы, дрессированные на синий цвет, собрались на синем листе (на рисунке заштрихован), доказав тем самым, что они отличают синий цвет от всех оттенков серого.

Аналогичный опыт с желтым листом бумаги удается так же хорошо. Но если мы возьмем лист бумаги ярко-красного цвета, то результат окажется неожиданным. После дрессировки на красный цвет пчелы посещают не только красный лист, но и листы черной и темно-серой бумаги. Пчелы путают красный и черный цвета. Красный цвет для них не существует; подобно цветнослепому человеку, они воспринимают его как очень темный серый.
Но в другом отношении пчелиные глаза превосходят нормальные человеческие. Они отлично воспринимают невидимые для нас ультрафиолетовые лучи, то есть лучи, расположенные в спектре за фиолетовыми.

Рис. 48. Образование спектра при пропускании световых лучей через призму.

Дело в том, что белый солнечный свет представляет собой смесь световых лучей с различной длиной волны. Если пропустить его через призму, составляющие его лучи будут преломляться по-разному и возникнет разноцветный спектр, в котором цвета будут расположены в соответствии с длинами волн (рис. 48). В природе такое явление можно увидеть при образовании радуги. Каждой длине волны соответствует определенный воспринимаемый цвет. Лучи с самыми длинными волнами мы видим как красные. По абсолютной величине, конечно, и эти «длинные» световые волны все же настолько малы, что их измеряют нанометрами (нм; это миллионная доля миллиметра). От красных лучей с длиной волны 800 нм цветная полоса спектра доходит до фиолетовых, где видимая для нас область заканчивается волнами длиной 400 нм. Однако солнечный луч содержит лучи с еще более короткой волной — ультрафиолетовые. Для пчелиного глаза свет становится невидимым только при длине волны 300 нм. Ультрафиолет представляется пчелам особым цветовым тоном — более того, самым светлым и ярким цветом всего спектра. Если световые лучи, полученные в результате разложения белого луча, вновь собрать вместе, то мы увидим снова белый свет. Такое же впечатление белого цвета можно получить, выделив из спектра только три «основных» цвета — красный, зеленый и синий — и смешав их в надлежащем соотношении *; к этому же приводит аналогичный опыт с определенными парами цветов (дополнительными цветами, например красным и голубовато-зеленым).

* Под смешением здесь имеется в виду одновременное воздействие лучей на сетчатку глаза (называемое аддитивным смешением). Если же художник смешивает две краски на палитре, то часть лучей поглощается (субтрактивное смешение) и возникает иной цвет, нежели при аддитивном смешении.

Цвета спектра мягко, почти незаметно переходят один в другой, начиная от красного, через желтый, зеленый, сине-зеленый и синий, до фиолетового. Крайние цвета — красный и фиолетовый — можно также более прямым путем связать переходными ступенями, если смешать в различной пропорции красные и фиолетовые лучи. При этом возникнут пурпурные тона, которых нет в самом спектре, но которыми можно замкнуть цветовой круг (рис. 49, а).
Совершенно аналогичные законы смешения цветов существуют и для пчел, хотя глаза у них устроены совсем не так, как у человека (см. стр. 93). Для пчел тоже существует белый цвет, который образуется как из смеси всех видимых пчелами цветов спектра, так и из трех основных для пчел цветов — желтого, синего и ультрафиолетового (или из двух дополнительных для пчел цветов) — и не похож ни на какой другой цвет. Для них возникают также и новые, не содержащиеся в самом спектре цветовые тона при смешении лучей крайних участков пчелиного спектра (желтого и ультрафиолетового): по аналогии с человеческим представлением о цветах можно говорить о «пчелином пурпурном» цвете (рис. 49, б). Оранжево-красный, желтый и зеленый цвета для пчел более сходны между собой, чем для нас. То же самое можно сказать о синем и фиолетовом. С другой же стороны, на границе ультрафиолетовой области для пчел возникает новый, незнакомый нам, резко обособленный цветовой тон («пчелиный фиолетовый»).

Рис. 49. Цветовой круг человека (а) и пчелы (б) (схематически). Три основных цвета подчеркнуты. Смешивая их, можно создавать промежуточные цвета. Дополнительные цвета на рисунке помещены друг против друга. (По Даумеру, видоизменено.)

Возникновение белого и серого цветов и сложных цветовых тонов при смешении трех различных цветов спектра объясняется их восприятием тремя различными видами зрительных клеток. Эта теория, созданная Гельмгольцем для объяснения цветового зрения людей, примерно 100 лет спустя подтвердилась и применительно к пчелиному глазу. Как и в случае с органами осязания (стр. 72), разработанные ныне тончайшие методы электрофизиологических исследований позволили также пронаблюдать и измерить процессы возбуждения в отдельных чувствительных клетках глаза. Фактически существует три различных типа таких клеток — они воспринимают лучи, лежащие или в желтой, или в синей, или в ультрафиолетовой части спектра. Почти одновременно, но при помощи другой методики были получены подобные данные и для человеческого глаза.
Вообще цветовое зрение пчел гораздо более сходно с нашим, чем обычно думают. Главное отличие состоит в невосприимчивости пчелиного глаза к красному цвету и чрезвычайной восприимчивости к ультрафиолетовому. Какими на самом деле кажутся пчелам цвета — об этом мы, конечно, не имеем никакого представления. Ведь мы не можем узнать внутреннего ощущения даже своего ближнего, хотя он называет цвета так же, как и мы сами.

ГЛАЗ ПЧЕЛЫ И ОКРАСКА ЦВЕТКОВ

Пусть тот, кто думает, что все великолепие цветов на Земле создано для услады человеческого взора, займется изучением окраски цветочных венчиков и восприятия ее крылатыми посетителями — и он сразу станет гораздо скромнее.
Прежде всего выяснится, что отнюдь не все цветковые растения образуют собственно «цветы». У многих, например у злаков, хвойных деревьев, вязов, тополей и других, цветки очень мелкие, незаметные, не имеют запаха и не выделяют нектара. Насекомые не посещают такие цветки. Пыльцу переносит по воле случая ветер, и опыление обеспечивается только благодаря тому, что в таких цветках образуется огромное количество сухих, легко рассеивающихся пыльцевых зерен. Этим ветроопыляемым растениям можно противопоставить насекомоопыляемые. Цветки последних выделяют нектар и привлекают к себе крылатых гостей, переносящих пыльцу кратчайшим и надежнейшим способом. Эти цветки сразу обращают на себя внимание либо своим ароматом, либо пестрой окраской венчика, либо тем и другим одновременно — это «цветы» в полном смысле слова.
Возникает мысль о более глубокой взаимозависимости между цветками и насекомыми. Подобно хозяину закусочной, который пользуется яркой вывеской, чтобы привлечь внимание прохожего, пестрые флажки цветов еще издали указывают пчелам место, где их ждет нектар и куда им следовало бы заглянуть для обоюдной пользы хозяина и гостя. Но если окраска цветков рассчитана на восприятие ее глазами опылителей, то можно предположить, что существует определенная зависимость между окраской цветков и цветовым зрением насекомых. Такая зависимость действительно есть и проявляется весьма отчетливо.
Еще задолго до того, как было изучено цветовое зрение пчел, ботаники заметили, что в нашей флоре очень редко встречаются чисто-красные цветки. Но это как раз та единственная окраска, которая не воспринимается пчелами как цвет; такие цветки неприметны для насекомых-опылителей. Большинство так называемых «красных» цветков нашей флоры — вереск, альпийская роза, красный клевер, цикламен и другие — имеют окраску не чисто-красную, о которой здесь идет речь, а с примесью синей, то есть пурпурно-красную. Но, может быть, растениям вообще трудно вырабатывать ярко-красный пигмент? Нет, это не так. У тропических растений, часть которых из-за необычной окраски их цветков охотно разводят в садах и теплицах в качестве декоративных, очень часто встречается именно ярко-красная окраска венчиков. Однако — и это было тоже давно известно ботаникам — как раз эти красные цветки тропиков опыляются не пчелами и вообще не насекомыми, а маленькими птичками — колибри и нектарницами, которые, «зависая» в воздухе перед цветком, погружают в него свои длинные клювы и высасывают обильно выделяющийся нектар (рис. 50). Установлено, что именно тот красный цвет, который не воспринимает пчела, представляется особенно ярким глазу птицы.

Рис. 50. Колибри «зависает» в воздухе перед цветком лианы Manettia bicolor и высасывает из него нектар. (По Поршу.)

Давно известна и многократно обсуждалась (прежде чем нашла объяснение благодаря опытам, проведенным в последние годы) еще одна сторона взаимосвязи между окраской цветков и их посетителями: те немногие цветки нашей местной флоры, окраска которых приближается к чисто-красной, как, например, гвоздики, горицветы и смолевки, опыляются в основном не пчелами, а дневными бабочками, которые с помощью своих длинных хоботков достают нектар со дна особенно глубоких цветочных трубочек. Эти цветки как будто специально приспособлены для хоботков бабочек, которые в отличие от пчел и большинства других насекомых воспринимают красный цвет.
Требовать большего действительно не приходится. В окраске цветов как бы отражается способность или неспособность их посетителей к восприятию красного цвета. Следовало ожидать — и это подтвердилось,— что чувствительность глаза пчелы к ультрафиолетовым лучам также найдет отражение в окраске цветков. Однако эту взаимозависимость труднее обнаружить из-за неспособности наших собственных глаз воспринимать ультрафиолетовые лучи.
Первый сюрприз преподнесли нам цветки мака, принадлежащие к тем немногим из наших цветов, окраска которых приближается к чисто-красной. Тем не менее они усердно посещаются пчелами. Дело в том, что лепестки этих цветков, помимо красных лучей, не имеющих для пчел никакого значения, отражают также ультрафиолетовые лучи. Таким образом, мак для нас красный, а для пчел — «ультрафиолетовый». То же можно сказать и о красных цветках бобов; рассуждения о том, что эти цветы имеют окраску, которая не воспринимается посещающими их насекомыми, оказались безосновательными.
Белые цветки тоже кажутся пчелам окрашенными! Вторым удивительным открытием в этой области как раз и было то, что все они — незаметно для нашего глаза — отфильтровывают из солнечного света ультрафиолетовые лучи. Мы не замечаем, содержит ли белый в нашем восприятии световой луч примесь ультрафиолета. Но чувствительному к ультрафиолетовым лучам пчелиному глазу «белый» цвет, из которого изъят ультрафиолет, по законам смешения цветов покажется дополнительным к ультрафиолету, то есть «голубовато-зеленым» цветом. Это имеет большое значение, так как «белый» цвет, образующийся в результате смешения всех воспринимаемых пчелой цветных лучей (включая и ультрафиолет), запоминается пчелами хуже, чем другие цвета.
Дрессировка на такой белый цвет представляет известные трудности, и мы напрасно искали бы такой цвет в растительном мире. Белые звездочки маргариток, которые мы видим на лугу, пчелам кажутся голубовато-зелеными. Белые цветки яблонь, белые колокольчики, белые вьюнки, белые розы — все они имеют цветные «вывески» для разбирающихся в них посетителей.
Если в одном случае цветки обязаны своей пестрой одеждой отсутствию ультрафиолета, то в других случаях причина их чарующей окраски, которая остается скрытой от нас, — в его добавлении. Так, например, обстоит дело с желтыми цветками желтушника (Erysimum helveticum), рапса (Brassica napus) и посевной горчицы (Sinapis arvensis), которые для нас едва отличаются друг от друга по окраске и форме. Пчелы могли бы посмеяться над нами! «Желтый» для них только желтушник. Цветки рапса отражают также немного ультрафиолета и имеют поэтому легкий пурпурный оттенок (см. стр. 81). Посевная горчица, у которой лепестки отражают много ультрафиолета, приобретает вследствие этого густой «пурпурно-красный» цвет. Пчелиный глаз способен легко различать все три вида окраски. На рис. 51 показаны три названных выше цветка, сфотографированные через светофильтры, пропускающие только желтый свет (слева) и только ультрафиолетовый (справа). Мы видим, что желтый свет одинаково отражается всеми тремя цветками, тогда как ультрафиолет, не воспринимаемый нашим глазом, они отражают в различной степени. Это относится и ко многим другим цветкам, которые кажутся нам одинаково желтыми или голубыми.
Место, где можно найти нектар, нередко выделяется бросающейся в глаза цветной меткой — нектарным указателем. Каждому знакомо желтое кольцо в голубом цветке незабудки, в центр которого пчела, чтобы достать нектар, должна ввести свой хоботок; у примулы (рис. 52) светло-желтые цветки имеют темно-желтые нектарные указатели. Таких примеров множество. Если окраска всего цветка играет роль вывески, издали привлекающей посетителя, то нектарные указатели направляют его к «ресторану» более приятным способом, чем наши прозаические надписи со стрелкой.

Рис. 51. Цветки желтушника (а), рапса (б) и горчицы посевной (в), сфотографированные в желтом свете (слева) и в ультрафиолетовых лучах (справа). Различная степень отражения ультрафиолета создает для пчелиного глаза различную окраску цветков, которые мы видим одинаково желтыми. (По Даумеру.)

Рис. 52. Цветок примулы (Primula acaulis) с нектарным указателем.

Цветовая метка очень красноречива благодаря тому, что нектарные указатели почти всегда имеют более сильный, а часто даже совершенно иной запах, чем окружающие их части цветка. Оптический нектарный указатель является для пчел одновременно и «ароматическим указателем». Мы не замечаем этого, так как при втягивании воздуха носом все пахучие вещества перемешиваются. Для пчелы, своими усиками воспринимающей запахи «пространственно» (см. стр. 71), такие ароматические отметины имеют особое значение.
Тот, кто мог бы увидеть мир глазами пчелы, был бы поражен, открыв вдвое больше цветков с великолепными нектарными указателями, чем их в состоянии обнаружить наш глаз, не воспринимающий ультрафиолета. О том, что видит пчела, мы можем получить представление, сфотографировав цветки через три фильтра, светопроницаемость которых соответствует трем основным воспринимаемым пчелами цветам.
На рис. 53 изображены однотонно желтые для нас цветки стелющейся лапчатки (Potentilla reptans). Светлая окраска лепестков на снимке, сделанном через желтый фильтр, показывает, что желтые лучи отражаются сильно и равномерно. Их темная окраска на том же рисунке вверху справа (синий фильтр) означает, что синие лучи поглощаются. Фотографирование через ультрафиолетовый фильтр (внизу) открывает поразительную вещь — невидимый нам нектарный указатель. Края лепестков отражают ультрафиолет и поэтому имеют окраску, состоящую из смеси желтого и фиолетового цветов,— «пчелиный пурпурный» цвет. Внутренняя часть цветка поглощает ультрафиолет, так что для пчелиного глаза чисто-желтый нектарный указатель выделяется на пурпурном фоне. В значении этих скрытых от нас признаков можно убедиться, проведя опыты с пчелами.